高聚物熔體的奇異流變特性-減輕熔體破裂

1、第六章第六章 高聚物熔體的流變特性高聚物熔體的流變特性高粘度與高粘度與“剪切變稀剪切變稀”行為行為工藝條件的變化或剪切工藝條件的變化或剪切應(yīng)力及剪切速率的變化，粘度會(huì)發(fā)生應(yīng)力及剪切速率的變化，粘度會(huì)發(fā)生13個(gè)數(shù)量級(jí)的個(gè)數(shù)量級(jí)的大幅變化，對(duì)穩(wěn)定加工影響很大。大幅變化，對(duì)穩(wěn)定加工影響很大。Weissenberg效應(yīng)擠出物脹大擠出物脹大(Barus效應(yīng)）效應(yīng)）工藝和模具的設(shè)計(jì)，工藝和模具的設(shè)計(jì)，影響到尺寸的精確度。影響到尺寸的精確度。不穩(wěn)定流動(dòng)和熔體破裂不穩(wěn)定流動(dòng)和熔體破裂影響到高聚物的加工質(zhì)量影響到高聚物的加工質(zhì)量和產(chǎn)率的提高和產(chǎn)率的提高各種次級(jí)流動(dòng)各種次級(jí)流動(dòng)模具和流道的設(shè)計(jì)模具和流道的設(shè)計(jì)孔壓

2、誤差孔壓誤差流變的測(cè)量流變的測(cè)量出口壓力出口壓力流變測(cè)量高聚物熔體的奇異流變現(xiàn)象高聚物熔體的奇異流變現(xiàn)象湍流減阻效應(yīng)（湍流減阻效應(yīng)（Toms效應(yīng)）：在石油開(kāi)效應(yīng)）：在石油開(kāi)采、運(yùn)輸、抽水灌溉、循環(huán)水系統(tǒng)采、運(yùn)輸、抽水灌溉、循環(huán)水系統(tǒng)觸變性和震凝性觸變性和震凝性 高分子的流動(dòng)是通過(guò)鏈段的位移高分子的流動(dòng)是通過(guò)鏈段的位移( (使高分子鏈重心產(chǎn)生位移使高分子鏈重心產(chǎn)生位移) )運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的的( (類似蚯蚓的蠕動(dòng)類似蚯蚓的蠕動(dòng)) ) 高分子的流動(dòng)不符合牛頓流體的高分子的流動(dòng)不符合牛頓流體的流動(dòng)規(guī)律流動(dòng)規(guī)律,非牛頓流體非牛頓流體 高分子的流動(dòng)具有粘彈性高分子的流動(dòng)具有粘彈性高聚物熔體黏性流動(dòng)的特點(diǎn)

3、高聚物熔體黏性流動(dòng)的特點(diǎn)(P94)(P94)層流與湍流層流與湍流: :層流層流: :流動(dòng)速度不大液體的流動(dòng)流動(dòng)速度不大液體的流動(dòng), ,層流可以看作液體層流可以看作液體在剪切應(yīng)力作用下以薄層流動(dòng)，層與層之間有速度梯在剪切應(yīng)力作用下以薄層流動(dòng)，層與層之間有速度梯度度, ,但流體各點(diǎn)速度方向相同但流體各點(diǎn)速度方向相同, ,相互之間沒(méi)有擾動(dòng)。相相互之間沒(méi)有擾動(dòng)。相應(yīng)地，液體內(nèi)部反抗這種流動(dòng)的內(nèi)摩擦力叫做剪切粘應(yīng)地，液體內(nèi)部反抗這種流動(dòng)的內(nèi)摩擦力叫做剪切粘度。度。 湍流湍流: :當(dāng)流動(dòng)速度很大或者遇到障礙物時(shí)，會(huì)形成漩當(dāng)流動(dòng)速度很大或者遇到障礙物時(shí)，會(huì)形成漩渦，流動(dòng)由層流變?yōu)橥牧鳒u，流動(dòng)由層流變?yōu)橥牧?

4、 ,流體各點(diǎn)速度方向不同。流體各點(diǎn)速度方向不同。高聚物熔體的粘性流動(dòng)高聚物熔體的粘性流動(dòng)高聚物熔體流動(dòng)為層流流動(dòng)高聚物熔體流動(dòng)為層流流動(dòng)高聚物熔體的粘性流動(dòng)高聚物熔體的粘性流動(dòng)流動(dòng)方向流動(dòng)方向速度梯度速度梯度高聚物熔體的粘性流動(dòng)高聚物熔體的粘性流動(dòng)剪切應(yīng)變剪切應(yīng)變剪切應(yīng)變速率（剪切速率）剪切應(yīng)變速率（剪切速率）剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力高聚物熔體的粘性流動(dòng)高聚物熔體的粘性流動(dòng)牛頓流動(dòng)定律牛頓流動(dòng)定律：當(dāng)剪切應(yīng)力：當(dāng)剪切應(yīng)力 于定溫下，于定溫下，加于相距為加于相距為 的液體平行層面，并以相對(duì)的液體平行層面，并以相對(duì)速度速度 移動(dòng)時(shí)，則剪切應(yīng)力與剪切速率移動(dòng)時(shí)，則剪切應(yīng)力與剪切速率 之間之間呈線性關(guān)系：呈線

5、性關(guān)系：dydydv)(dydvdv比例常數(shù)比例常數(shù)為粘度，等于單為粘度，等于單位速度梯度時(shí)單位面積上所位速度梯度時(shí)單位面積上所受到的切應(yīng)力，反映了液體受到的切應(yīng)力，反映了液體分子間由于相互作用而產(chǎn)生分子間由于相互作用而產(chǎn)生的流動(dòng)阻力，單位的流動(dòng)阻力，單位PasPas。高聚物熔體的粘性流動(dòng)高聚物熔體的粘性流動(dòng)牛頓流體：牛頓流體：流動(dòng)行流動(dòng)行為符合牛頓流動(dòng)定為符合牛頓流動(dòng)定律的流體稱為牛頓律的流體稱為牛頓流體。典型牛頓流流體。典型牛頓流體的切應(yīng)力和切應(yīng)體的切應(yīng)力和切應(yīng)變曲線是一條直線。變曲線是一條直線。高聚物熔體的粘性流動(dòng)高聚物熔體的粘性流動(dòng)牛頓粘度，比牛頓粘度，比例常數(shù)，僅依賴?yán)?shù)，僅依賴于

6、材料結(jié)構(gòu)及溫于材料結(jié)構(gòu)及溫度度高聚物熔體的流動(dòng)行為高聚物熔體的流動(dòng)行為非時(shí)間依賴型：非時(shí)間依賴型： 假塑性流體假塑性流體 脹塑性流體脹塑性流體 賓漢流體賓漢流體時(shí)間依賴型：時(shí)間依賴型：觸變性流體觸變性流體震凝性流體震凝性流體05010015020025005000100001500020000 剪切速率/1/s圖3.1 非時(shí)間依賴型高聚物熔體流變性能示意圖剪切應(yīng)力/Pa賓漢流體假塑性流體牛頓流體脹塑性流體高聚物熔體的粘性流動(dòng)（高聚物熔體的粘性流動(dòng)（P97）aannKK)(1表觀粘度表觀粘度 ：不是材料不可逆形變難易程度的真：不是材料不可逆形變難易程度的真正量度，熔體流動(dòng)中含有不可逆的粘性形變和

7、可逆正量度，熔體流動(dòng)中含有不可逆的粘性形變和可逆的彈性形變，表觀粘度是總形變?cè)谝黄鸱从车恼扯?，的彈性形變，表觀粘度是總形變?cè)谝黄鸱从车恼扯?，因此它比真正的粘度小。因此它比真正的粘度小。高聚物熔體的粘性流動(dòng)高聚物熔體的粘性流動(dòng)a冪律公式冪律公式: :n=1,n=1,牛頓流體牛頓流體n1,n1,n1,脹塑性流體脹塑性流體n n與與1 1相差越大，流體非牛頓性越強(qiáng)相差越大，流體非牛頓性越強(qiáng)高聚物熔體的粘性流動(dòng)高聚物熔體的粘性流動(dòng)n n非牛頓指數(shù)非牛頓指數(shù)lnlnddn 高聚物熔體的粘性流動(dòng)高聚物熔體的粘性流動(dòng)賓漢流體：賓漢流體：幾乎所有聚合物在其良性溶劑中的濃溶幾乎所有聚合物在其良性溶劑中的濃溶液和

8、凝膠性糊塑料，高分子填充體系的流動(dòng)行為。液和凝膠性糊塑料，高分子填充體系的流動(dòng)行為。牙膏，油漆牙膏，油漆ay高聚物熔體的粘性流動(dòng)高聚物熔體的粘性流動(dòng)假塑性流體：假塑性流體：絕大多數(shù)的聚合物熔體，所有聚合物絕大多數(shù)的聚合物熔體，所有聚合物在其良性溶劑中的溶液。在其良性溶劑中的溶液。零切黏度零切黏度0 0: :與材料的分子量和粘流活化能相關(guān)。與材料的分子量和粘流活化能相關(guān)。高聚物熔體的粘性流動(dòng)高聚物熔體的粘性流動(dòng)膨脹性流體：膨脹性流體：固體含量高的懸浮液，較高剪切速率固體含量高的懸浮液，較高剪切速率下的的聚氯乙烯糊塑料。下的的聚氯乙烯糊塑料。 自由體積理論自由體積理論 構(gòu)象改變理論構(gòu)象改變理論 纏

9、結(jié)理論纏結(jié)理論高聚物熔體剪切粘度變化的理論解釋高聚物熔體剪切粘度變化的理論解釋 高聚物結(jié)構(gòu)高聚物結(jié)構(gòu) 溫度溫度 剪切速率剪切速率 壓力壓力影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素0 .55 .2:,)(6 .11:,)(00cwcwMMbMMMMaMM分子量分子量1.1.高聚物結(jié)構(gòu)的影響高聚物結(jié)構(gòu)的影響影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素臨界分子量臨界分子量McMc是大量出現(xiàn)纏結(jié)時(shí)的分子量。是大量出現(xiàn)纏結(jié)時(shí)的分子量。分子量愈大，粘度愈高，分子量愈大，粘度愈高，T Tf f越高，加越高，加工愈困難。工愈困難。隨著剪切速率的增大，粘度對(duì)分子量隨著剪切速率

10、的增大，粘度對(duì)分子量的依賴性變小。的依賴性變小。分子量分子量影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素分子鏈的分子鏈的柔順性柔順性 分子鏈的柔順性大，Tf低，粘度低。 影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素 粘流活化能：粘流活化能：反映了粘度對(duì)溫度的敏感程度，反映了粘度對(duì)溫度的敏感程度，是分子向孔穴躍遷時(shí)克服周圍分子的作用所需是分子向孔穴躍遷時(shí)克服周圍分子的作用所需要的能量。要的能量。)/exp(RTEAAndradeAndrade方程，牛頓流體，方程，牛頓流體，溫度遠(yuǎn)高于溫度遠(yuǎn)高于TgTg或熔點(diǎn)的或熔點(diǎn)的高聚物熔體高聚物熔體0 0 ，T TTg+100

11、Tg+1002.2.溫度的影響（溫度的影響（P98P98）影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素粘流活化能高，則粘度對(duì)溫度越敏感粘流活化能高，則粘度對(duì)溫度越敏感表表2.2 2.2 一些高聚物的粘流活化能值一些高聚物的粘流活化能值高聚物高聚物粘流活化能粘流活化能 /kJ/mol/kJ/mol聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷高密度聚乙烯高密度聚乙烯低密度聚乙烯低密度聚乙烯聚丙烯聚丙烯聚丁二烯（順式）聚丁二烯（順式）天然橡膠天然橡膠聚異丁烯聚異丁烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚聚-甲基苯乙烯甲基苯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯增塑聚氯乙烯增塑聚氯乙烯聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯聚聚1-1-丁烯丁烯聚乙烯醇縮

12、丁醛聚乙烯醇縮丁醛聚酰胺聚酰胺聚對(duì)苯二甲酸乙二酯聚對(duì)苯二甲酸乙二酯聚碳酸酯聚碳酸酯苯乙烯苯乙烯- -丙烯腈共聚物丙烯腈共聚物ABS（20%20%橡膠）橡膠）ABS（30%30%橡膠）橡膠）ABS（40%40%橡膠）橡膠）纖維素醋酸酯纖維素醋酸酯16.726.329.248.837.541.719.633.333.339.75062.594.6104.2133.314716821031525049.6108.363.979.2108.3125104.2125108.310087.5293.3影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素例例1 1：聚二甲基硅氧烷、聚丁二烯（順式）、

13、線性聚乙烯（高：聚二甲基硅氧烷、聚丁二烯（順式）、線性聚乙烯（高密度聚乙烯）的粘流活化能較低，而聚碳酸酯及聚甲基丙烯酸密度聚乙烯）的粘流活化能較低，而聚碳酸酯及聚甲基丙烯酸甲酯的粘流活化能很高，當(dāng)溫度升高甲酯的粘流活化能很高，當(dāng)溫度升高5050左右，粘度可以下降左右，粘度可以下降一個(gè)數(shù)量級(jí)。一個(gè)數(shù)量級(jí)。例例2 2：聚異戊二烯的活化能比聚丁二烯高：聚異戊二烯的活化能比聚丁二烯高3535千焦千焦/ /摩爾左右，聚摩爾左右，聚丙烯和聚異丁烯的粘流活化能比線性聚乙烯分別高丙烯和聚異丁烯的粘流活化能比線性聚乙烯分別高14142020千焦千焦/ /摩爾和摩爾和3030千焦千焦/ /摩爾左右。摩爾左右。例例

14、3 3：聚苯乙烯的活化能比聚丙烯高一倍。：聚苯乙烯的活化能比聚丙烯高一倍。例例4 4：低密度聚乙烯主鏈上每：低密度聚乙烯主鏈上每100100個(gè)原子含個(gè)原子含5 51010個(gè)支鏈，其粘個(gè)支鏈，其粘流活化能比高密度聚乙烯高流活化能比高密度聚乙烯高10102525千焦千焦/ /摩爾。摩爾。例例5 5：如聚氯乙烯粘流活化能較高。：如聚氯乙烯粘流活化能較高。 分子鏈的剛性大，側(cè)基的引入及增大，分子鏈的剛性大，側(cè)基的引入及增大，支鏈，極性增加，會(huì)使支鏈，極性增加，會(huì)使E E增加增加E E，粘度對(duì)，粘度對(duì)溫度敏感。溫度敏感。影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素 假塑性流體，剪切變稀假

15、塑性流體，剪切變稀 3.3.剪切速率的影響剪切速率的影響影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素分子結(jié)構(gòu)不同，分子結(jié)構(gòu)不同，剪切速率對(duì)粘度剪切速率對(duì)粘度的影響不同。的影響不同。圖圖2-14 2-14 常見(jiàn)高聚物的流變曲線常見(jiàn)高聚物的流變曲線661.PC(290) 2.PSF(310) 3.ABS(210) 4.PMMA(201) 5.PA1010(234) 1.PC(290) 2.PSF(310) 3.ABS(210) 4.PMMA(201) 5.PA1010(234) 6.PS(190.5) 7.PP(170,MFR=2.61) 8.SPVC(172) 9.LDPE(17

16、5,MFR=6.58)6.PS(190.5) 7.PP(170,MFR=2.61) 8.SPVC(172) 9.LDPE(175,MFR=6.58)影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素分子鏈剛性很大的聚合物，其鏈段運(yùn)動(dòng)比較困難，分子鏈剛性很大的聚合物，其鏈段運(yùn)動(dòng)比較困難，分子鏈的纏結(jié)點(diǎn)較少，在流動(dòng)過(guò)程中取向、解纏作用分子鏈的纏結(jié)點(diǎn)較少，在流動(dòng)過(guò)程中取向、解纏作用很小，剪切速率的提高，粘度變化較小很小，剪切速率的提高，粘度變化較小 , ,例如例如PCPC、PSFPSF。聚合物的極性大，或存在氫鍵、離子鍵等，分子之

17、聚合物的極性大，或存在氫鍵、離子鍵等，分子之間的作用力大，粘度大，此時(shí)，必須給予足夠的能量，間的作用力大，粘度大，此時(shí)，必須給予足夠的能量，才能克服分子間作用力，溫度對(duì)粘度的影響更為顯著，才能克服分子間作用力，溫度對(duì)粘度的影響更為顯著，而剪切速率則影響較小，如而剪切速率則影響較小，如PAPA、POMPOM、PVCPVC等。等。帶有長(zhǎng)支鏈的聚合物的粘度比線性高聚物更易受剪帶有長(zhǎng)支鏈的聚合物的粘度比線性高聚物更易受剪切速率的影響，切速率的影響，LDPELDPE粘度比粘度比HDPEHDPE對(duì)剪切速率的敏感性對(duì)剪切速率的敏感性要大。要大。分子量不同，分子量不同，粘度對(duì)剪切速粘度對(duì)剪切速率的敏感性不率的

18、敏感性不同。同。圖圖2-15 2-15 分子量分布相似時(shí)平均分子量對(duì)流動(dòng)曲線的影響分子量分布相似時(shí)平均分子量對(duì)流動(dòng)曲線的影響（圖中箭頭指示的是開(kāi)始出現(xiàn)非牛頓流動(dòng)行為時(shí)的剪切速率）（圖中箭頭指示的是開(kāi)始出現(xiàn)非牛頓流動(dòng)行為時(shí)的剪切速率）影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素分子量分布不分子量分布不同，粘度對(duì)剪同，粘度對(duì)剪切速率的敏感切速率的敏感性不同性不同圖圖2-16 2-16 分子量分布對(duì)流動(dòng)曲線的影響分子量分布對(duì)流動(dòng)曲線的影響（圖中箭頭指示的是開(kāi)始出現(xiàn)非牛頓流動(dòng)行為時(shí)的剪切速率）（圖中箭頭指示的是開(kāi)始出現(xiàn)非牛頓流動(dòng)行為時(shí)的剪切速率）影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物

19、熔體的剪切粘度的因素不同剪切速率范圍不同剪切速率范圍內(nèi)，粘度對(duì)剪切速內(nèi)，粘度對(duì)剪切速率的敏感性不同率的敏感性不同影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素靜壓力提高，對(duì)聚物熔體粘度上升。靜壓力提高，對(duì)聚物熔體粘度上升。4. 4. 壓力的影響壓力的影響影響高聚物熔體的剪切粘度的因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素熔體流動(dòng)速率壓力為1.73108Pa與1.35107Pa粘度的比值PE （密度0.96）PE （密度0.92）PE （密度0.92）PE （密度0.945）PP （密度0.907）PS5.02.10.30.2-4.15.69.76.87.3100影響高聚物熔體的剪切粘度的

20、因素影響高聚物熔體的剪切粘度的因素其它影響因素：其它影響因素：低分子物（如：溶劑、增塑低分子物（如：溶劑、增塑劑、本身的低聚物）的加入，劑、本身的低聚物）的加入，會(huì)使粘度降低。會(huì)使粘度降低。高聚物流變性測(cè)量方法高聚物流變性測(cè)量方法(1)(1)物料的流變學(xué)表征：通過(guò)測(cè)量掌握物料的流變物料的流變學(xué)表征：通過(guò)測(cè)量掌握物料的流變性質(zhì)與體系的組分、結(jié)構(gòu)以及測(cè)試條件間的關(guān)系，性質(zhì)與體系的組分、結(jié)構(gòu)以及測(cè)試條件間的關(guān)系，為材料設(shè)計(jì)、配方設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為材料設(shè)計(jì)、配方設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，控制和達(dá)到期望的加工流動(dòng)性和主要物理力學(xué)性能。控制和達(dá)到期望的加工流動(dòng)性和主要物理力學(xué)性能。 (2)(

21、2)工程的流變學(xué)研究和設(shè)計(jì)：工程的流變學(xué)研究和設(shè)計(jì)： 借助流變測(cè)量研借助流變測(cè)量研究聚合反應(yīng)工程、高分子加工工程及加工設(shè)備與模究聚合反應(yīng)工程、高分子加工工程及加工設(shè)備與模具設(shè)計(jì)制造中的流場(chǎng)及溫度場(chǎng)分布，確定工藝參數(shù)，具設(shè)計(jì)制造中的流場(chǎng)及溫度場(chǎng)分布，確定工藝參數(shù)，研究極限流動(dòng)條件及其與工藝過(guò)程的關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)研究極限流動(dòng)條件及其與工藝過(guò)程的關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)工程最優(yōu)化，為完成設(shè)備與模具工程最優(yōu)化，為完成設(shè)備與模具CADCAD設(shè)計(jì)提供可靠設(shè)計(jì)提供可靠的定量依據(jù)。的定量依據(jù)。 (3)(3)檢驗(yàn)和指導(dǎo)流變本構(gòu)方程理論的發(fā)展檢驗(yàn)和指導(dǎo)流變本構(gòu)方程理論的發(fā)展 。 流變儀類型流變儀類型毛細(xì)管流變儀：恒速型毛細(xì)管流變

22、儀：恒速型( (測(cè)壓力測(cè)壓力) )和恒壓型和恒壓型( (測(cè)流速測(cè)流速) )兩種。兩種。通常的高壓毛細(xì)管流變儀多為恒速型，剪切速率范圍：通常的高壓毛細(xì)管流變儀多為恒速型，剪切速率范圍：1010-1-1106s106s-1-1流變儀類型流變儀類型熔體流動(dòng)熔體流動(dòng)速率測(cè)定速率測(cè)定儀儀流變儀類型流變儀類型錐板流變儀：錐板流變儀：剪切速率范圍剪切速率范圍1010-2-210103 3-1-1流變儀類型流變儀類型落球黏度計(jì)：落球黏度計(jì)：剪切速率范圍剪切速率范圍1010-1-1高聚物熔體的彈性高聚物熔體的彈性 纏結(jié)和取向理論纏結(jié)和取向理論擠出物脹大示意圖1.擠出物脹大現(xiàn)象（P99） 將高聚物熔體從口模擠出將

23、高聚物熔體從口模擠出時(shí)，在大多數(shù)情況下，擠出時(shí)，在大多數(shù)情況下，擠出物橫截面積會(huì)大于口模的橫物橫截面積會(huì)大于口模的橫截面積，這種現(xiàn)象被稱為截面積，這種現(xiàn)象被稱為擠出物脹大擠出物脹大。 擠出物脹大是流體彈性的擠出物脹大是流體彈性的典型表現(xiàn)。典型表現(xiàn)。 定義擠出物直徑定義擠出物直徑dede與毛細(xì)與毛細(xì)管直徑之比管直徑之比D D為脹大比為脹大比B B。高聚物熔體的彈性高聚物熔體的彈性當(dāng)剪切速率和溫度當(dāng)剪切速率和溫度相同時(shí)，口模長(zhǎng)徑相同時(shí)，口模長(zhǎng)徑比增大，比增大，B B下降。下降。影響擠出物脹大的因素影響擠出物脹大的因素1.口模長(zhǎng)徑比高聚物熔體的彈性高聚物熔體的彈性影影響響擠擠出出物物脹脹大大的的因因

24、素素圖圖2-23 2-23 高密度聚乙烯擠出物脹大比與毛細(xì)管長(zhǎng)徑比的關(guān)系高密度聚乙烯擠出物脹大比與毛細(xì)管長(zhǎng)徑比的關(guān)系剪切速率：剪切速率：(1)700s(1)700s-1; (2)600 s2)600 s-1; (3 ) 500 s-1; (4 )400 s-1; (5)300 s5)300 s-1; (6)200 s6)200 s-1 溫度：溫度：180180高聚物熔體的彈性高聚物熔體的彈性影影響響擠擠出出物物脹脹大大的的因因素素2.剪切速率圖圖2-24 2-24 在毛細(xì)管或類似導(dǎo)管中，擠出物脹大和粘度隨在毛細(xì)管或類似導(dǎo)管中，擠出物脹大和粘度隨剪切速率變化的一般規(guī)律剪切速率變化的一般規(guī)律高聚物

25、熔體的彈性高聚物熔體的彈性影響擠出物脹大的因素影響擠出物脹大的因素3.溫度溫度升溫度升,B,B下降。下降。高聚物熔體的彈性高聚物熔體的彈性影響擠出物脹大的因素影響擠出物脹大的因素其它其它分子量及分布的影響較為復(fù)雜；分子量及分布的影響較為復(fù)雜；支鏈的分子量大于支鏈的分子量大于McMc時(shí)，擠出物時(shí)，擠出物脹大隨長(zhǎng)支鏈的增加而增加；脹大隨長(zhǎng)支鏈的增加而增加；一般填料的加入可減小擠出物脹一般填料的加入可減小擠出物脹大，但當(dāng)填料是聚集體時(shí)，分散大，但當(dāng)填料是聚集體時(shí)，分散會(huì)使擠出物脹大下降。會(huì)使擠出物脹大下降。高聚物熔體的彈性高聚物熔體的彈性擠出物脹大對(duì)制品形狀的影響擠出物脹大對(duì)制品形狀的影響圖圖2-3

26、0 2-30 二維流動(dòng)中的等速線二維流動(dòng)中的等速線 圖2-31 二維矩形口模的修正(a)修正后；(b)修正前 高聚物熔體的彈性高聚物熔體的彈性高聚物熔體的不穩(wěn)定流動(dòng)（熔體破裂）高聚物熔體的不穩(wěn)定流動(dòng)（熔體破裂） 伴隨高速擠出所產(chǎn)伴隨高速擠出所產(chǎn)生的現(xiàn)象，限制了擠出生的現(xiàn)象，限制了擠出產(chǎn)量的提高，并嚴(yán)重影產(chǎn)量的提高，并嚴(yán)重影響到擠出質(zhì)量。響到擠出質(zhì)量。高聚物熔體的彈性高聚物熔體的彈性 熔體破裂的類型熔體破裂的類型圖2-39線性SBR共聚物通過(guò)毛細(xì)管口模（D=2mm,L/D=10,T=30）擠出的樣品(a);(b);(c);(d)11 . 0sapp12 . 0sapp14 . 0sapp18 .

27、0sapp高聚物熔體的彈性高聚物熔體的彈性 熔體破裂的類型熔體破裂的類型 表面不穩(wěn)定流動(dòng)表面不穩(wěn)定流動(dòng) 鯊魚(yú)皮癥鯊魚(yú)皮癥（始于口模出口處，（始于口模出口處，與口模出口出條件密切相關(guān)）與口模出口出條件密切相關(guān)）周期性熔體破裂周期性熔體破裂（粘滑流（粘滑流動(dòng)或振蕩流動(dòng)）動(dòng)或振蕩流動(dòng)）總?cè)垠w破裂（口模上游入口處的不穩(wěn)定性）總?cè)垠w破裂（口模上游入口處的不穩(wěn)定性）高聚物熔體的彈性高聚物熔體的彈性 熔體破裂的起因熔體破裂的起因熔體彈性、分子鏈取向與解取向熔體彈性、分子鏈取向與解取向形變能形變能高聚物熔體的彈性高聚物熔體的彈性鯊魚(yú)皮癥的抑制鯊魚(yú)皮癥的抑制聚合物表面的熔體破裂起源于口模出口處聚合物表面的熔體破

28、裂起源于口模出口處?？谀?nèi)壁得到潤(rùn)滑或?qū)⒌捅砻婺艿牟牧先缈谀?nèi)壁得到潤(rùn)滑或?qū)⒌捅砻婺艿牟牧先鏟TFEPTFE、氟橡膠、氟橡膠、特氟龍等用于口?？蓽p少或限制鯊魚(yú)皮的產(chǎn)生，特氟龍等用于口模可減少或限制鯊魚(yú)皮的產(chǎn)生， 整個(gè)口整個(gè)口模涂覆或僅在口模出口拐角處涂覆氟橡膠可在整個(gè)剪切速模涂覆或僅在口模出口拐角處涂覆氟橡膠可在整個(gè)剪切速率范圍內(nèi)（率范圍內(nèi)（ ）抑制鯊魚(yú)皮）抑制鯊魚(yú)皮. .高聚物熔體的彈性高聚物熔體的彈性1530sA周期性熔體破裂周期性熔體破裂壁面滑移壁面滑移 聚合物熔體特別是線性聚乙烯從聚合物熔體特別是線性聚乙烯從口模擠出時(shí)常常出現(xiàn)周期性的熔體破口模擠出時(shí)常常出現(xiàn)周期性的熔體破裂現(xiàn)象，人們目前廣泛認(rèn)同是由于聚裂現(xiàn)象，人們目前廣泛認(rèn)同是由于聚合物熔體與口模壁面產(chǎn)生的粘滑轉(zhuǎn)合物熔體與口模壁面產(chǎn)生的粘滑轉(zhuǎn)變導(dǎo)致了這種熔體不穩(wěn)定性。變導(dǎo)致了這種熔體不穩(wěn)定性。 高聚物熔體的彈性高聚物熔體的彈性周期性熔體破裂周期性熔體破裂壁面滑移壁面滑移周期性熔體破裂